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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für
eine Kühlstrecke zum Kühlen eines Walzguts.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm, das
Maschinencode umfasst, der von einer Steuereinrichtung für
eine Kühlstrecke zum Kühlen eines Walzguts unmittelbar
ausführbar ist. Auch betrifft die vorliegende Erfindung
einen Datenträger mit einem auf dem Datenträger
in maschinenlesbarer Form gespeicherten derartigen Computerprogramm.
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Weiterhin
betrifft die vorliegende Erfindung eine Steuereinrichtung für
eine Kühlstrecke zum Kühlen eines Walzguts.
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Schließlich
betrifft die vorliegende Erfindung eine Kühlstrecke zum
Kühlen eines Walzguts, wobei die Kühlstrecke eine
Steuereinrichtung aufweist, von der die Kühlstrecke betrieben
wird.
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Die
obenstehend beschriebenen Gegenstände sind allgemein bekannt.
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In
einer Warmbandstraße oder Grobblechstraße wird
Stahl gewalzt. In einer nachfolgenden Kühlstrecke werden
im Wesentlichen Materialeigenschaften des Stahls eingestellt. Zu
diesem Zweck wird während des Durchlaufs des Stahls durch
die Kühlstrecke ein Kühlmittel auf den Stahl aufgebracht. Dadurch
wird der zeitliche Abkühlverlauf des die Kühlstrecke
durchlaufenden Stahls eingestellt. Auf Grund des zeitlichen Verlaufs
des Abkühlvorgangs werden auch die Materialeigenschaften
eingestellt.
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Der
Kühlverlauf ist in der Regel durch einen zeitlichen Temperaturverlauf
bestimmt. Ältere Strategien schreiben eine Verteilung der
Kühlmittelmenge nach einer vorgegebenen Kühlstrategie
und eine Haspeltemperatur bzw. Kühlendtemperatur (d. h.,
die Temperatur des Walzguts beim Auslauf des Walzguts aus der Kühlstrecke)
vor. Bei normalen Stählen ist diese Vorgehensweise problemlos.
Bei Stählen mit hohem Kohlenstoffgehalt ergeben sich jedoch
Probleme. Denn auf Grund der bei der Phasenumwandlung von Austenit
in Ferrit und Zementit auftretenden Umwandlungswärme ist
die Vorgabe eines Temperaturverlaufs ungünstig. In vielen
Fällen wird sogar nur eine zu erreichende Endtemperatur
in Verbindung mit einer vorgegebenen Kühlstrategie vorgegeben. Diese
Art der Vorgabe kann sogar mehrdeutig sein, d. h. es gibt mehr als
eine Lösung für die Wassermenge, bei welcher bei
gegebener Kühlstrategie die Haspeltemperatur bzw. die Kühlendtemperatur
erreicht wird. Die Materialeigenschaften der derart verschieden
gekühlten Stähle sind jedoch grundverschieden
voneinander.
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Bei
Stählen mit hohem Kohlenstoffgehalt ist daher ein vollautomatischer
Betrieb im Stand der Technik nicht möglich. Es gibt immer
wieder in der Praxis auftretende Schwierigkeiten bei dem Versuch, Stähle
mit hohem Kohlenstoffgehalt vollautomatisch zu kühlen.
Es kommt immer wieder vor, dass Material erzeugt wird, das nicht
die gewünschten Materialeigenschaften aufweist. Diese Materialien
müssen wieder eingeschmolzen werden.
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In
der Praxis wird versucht, die Probleme dadurch zu umgehen, dass
versucht wird, derartige Materialien und Vorgaben zu vermeiden.
Dadurch reduziert sich das produzierbare Spektrum an Materialien.
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Aus
der
EP 1 732 716 B1 ist
ein Betriebsverfahren für eine Kühlstrecke zum
Kühlen eines Walzguts bekannt, bei dem eingangsseitig der
Kühlstrecke die Temperatur des Walzguts erfasst wird. Es wird
ein Kühlmittelmengenverlauf ermittelt, so dass ein Walzgutabschnitt
an einem vorgegebenen Punkt der Kühlstrecke eine vorbestimmte
Temperatur und mindestens einen vorbestimmten Phasenanteil (beispielsweise
an Austenit) aufweist.
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In
der älteren
deutschen
Patentanmeldung 10 2007 007 560.1 vom 15.02.2007 ist ein
Betriebsverfahren für eine Kühlstrecke zum Kühlen
eines Walzguts beschrieben, bei dem zusammen mit einem Temperaturverlauf
und einem Kühlmittelmengenverlauf ein Phasenanteil des
Walzguts ermittelt und einem Bediener der Kühlstrecke zur
Anzeige gebracht wird.
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Die
deutsche Patentanmeldung 10
2007 007 560.1 ist am Anmeldetag der vorliegenden Erfindung nicht
vorveröffentlicht. Sie stellt daher keinen allgemein bekannten
Stand der Technik dar. Lediglich im deutschen Patenterteilungsverfahren
ist diese Anmeldung im Rahmen der Neuheitsprüfung zu berücksichtigen.
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Die
beiden zuletzt beschriebenen Verfahren stellen bereits eine Verbesserung
gegenüber dem übrigen Stand der Technik dar. Auch
sie arbeiten aber noch nicht vollständig befriedigend.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten
zu schaffen, mittels derer auf einfache, zuverlässige und
genaue Weise gewünschte Materialeigenschaften des Walzguts
einstellbar sind.
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Die
Aufgabe wird verfahrenstechnisch durch ein Betriebsverfahren mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
des Betriebsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche
2 bis 14.
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Erfindungsgemäß nimmt
eine Steuereinrichtung für die Kühlstrecke für
einen Anfangsenthalpiewert zumindest teilweise charakteristische
Informationen entgegen. Die Steuereinrichtung ermittelt einen Kühlmittelmengenverlauf,
so dass einem Walzgutabschnitt des Walzguts während seines
Durchlaufs durch die Kühlstrecke eine mit der Differenz
von Anfangsenthalpiewert und einem vorbestimmten Endenthalpiewert
korrespondierende Wärmemenge entzogen wird. Die Steuereinrichtung
ermittelt den Kühlmittelmengenverlauf hierbei unabhängig
davon, ob am Ende der Beaufschlagung des Walzguts mit einem Kühlmittel
ein vorbestimmter, dem Endenthalpiewert zugeordneter Endtemperaturwert
erreicht wird. Die Steuereinrichtung beaufschlagt den Walzgutabschnitt
während seines Durchlaufs durch die Kühlstrecke
entsprechend dem ermittelten Kühlmittelmengenverlauf mit
dem Kühlmittel.
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Durch
diese Vorgehensweise wird erreicht, dass die Enthalpie wie gewünscht
eingestellt wird. Dadurch sind die Materialeigenschaften des Walzguts
im Wesentlichen festgelegt.
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Der
Kühlmittelmengenverlauf wird vorzugsweise als Funktion
der Zeit ermittelt. Durch diese Vorgehensweise sind die eingestellten
Materialeigenschaften des Walzguts im Wesentlichen unabhängig von
einer Geschwindigkeit, mit der das Walzgut die Kühlstrecke
durchläuft.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist
der Kühlmittelmengenverlauf einen früheren Zeitabschnitt
und einen an den früheren Zeitabschnitt anschließenden
späteren Zeitabschnitt auf. Während des früheren
Zeitabschnitts wird der Walzgutabschnitt durch das Beaufschlagen mit
dem Kühlmittel aktiv gekühlt. Während
des späteren Zeitabschnitts kühlt der Walzgutabschnitt
ohne Beaufschlagen mit dem Kühlmittel nur passiv ab. Eine
zeitliche Länge des früheren Zeitabschnitts ist derart
bestimmt, dass mindestens ein Phasenanteil des Walzgutabschnitts
am Ende des früheren Zeitabschnitts eine vorbestimmte Bedingung
erfüllt. Durch diese Vorgehensweise wird erreicht, dass
nicht nur der vorbestimmte Endenthalpiewert erreicht wird, sondern
auch bei dem Endenthalpiewert der zugeordnete Endtemperaturwert
erreicht wird.
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Es
ist möglich, dass der Endenthalpiewert der Steuereinrichtung
fest vorgegeben ist. Vorzugsweise jedoch nimmt die Steuereinrichtung
für den Endenthalpiewert charakteristische Informationen entgegen.
Die für den Endenthalpiewert charakteristischen Informationen
können hierbei insbesondere den Endtemperaturwert und mindestens
einen Endphasenanteilwert umfassen.
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Die
für den Anfangsenthalpiewert zumindest teilweise charakteristischen
Informationen umfassen vorzugsweise einen Anfangstemperaturwert.
Hierbei ist es insbesondere möglich, dass eine eingangsseitig
der Kühlstrecke angeordnete Temperaturmesseinrichtung den
Anfangstemperaturwert erfasst und die Steuereinrichtung den Anfangstemperaturwert von
der Temperaturmesseinrichtung entgegen nimmt.
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Die
Anfangsenthalpie ist in der Regel erst dann vollständig
bestimmt, wenn zusammen mit der Anfangstemperatur mindestens ein
Anfangsphasenanteilwert des Walzguts bekannt ist. Es ist möglich, dass
der Anfangsphasenanteilwert der Steuereinrichtung fest vorgegeben
ist. Alternativ kann die Steuereinrichtung den Anfangsphasenanteilwert
von einem Bediener der Kühlstrecke oder einer externen Einrichtung
entgegen nehmen. Auch ist es möglich, dass die Steuereinrichtung
den Anfangsphasenanteilwert ermittelt.
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Vorzugsweise
ermittelt die Steuereinrichtung einen Temperatur- und/oder einen
Enthalpieverlauf des Walzgutabschnitts. Durch diese Vorgehensweise kann
der Kühlmittelmengenverlauf besonders genau bestimmt werden.
Noch bessere Ergebnisse ergeben sich hierbei, wenn die Steuereinrichtung
parallel zur Ermittlung des Temperatur- und/oder Enthalpieverlaufs
mindestens einen Phasenanteilsverlauf ermittelt und den mindestens
einen ermittelten Phasenanteilsverlauf bei der Ermittlung des Temperatur- und/oder
Enthalpieverlaufs berücksichtigt.
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Auf
Grund der Ermittlung des Temperatur- und/oder Enthalpieverlaufs – gegebenenfalls
auch des Phasenanteilsverlaufs – ist es insbesondere möglich,
dass die Steuereinrichtung anhand mindestens eines der ermittelten
Verläufe mindestens einen Wert ermittelt, der ein Maß für
das Erreichen eines Sollzustands des Walzguts beim oder nach dem Durchlaufen
der Kühlstrecke ist, und diesen Wert an einen Bediener
der Kühlstrecke ausgibt. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung
die Enthalpie am Ende der Kühlstrecke oder die Temperatur,
bei der ein Sollumwandlungsgrad erreicht wird, ermitteln und ausgeben.
Im letztgenannten Fall können gegebenenfalls zusätzlich
ein Ort und/oder ein Zeitpunkt, zu dem diese Temperatur erreicht
wird, ausgegeben werden.
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Alternativ
oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung einen Ort oder
einen Zeitpunkt ermitteln, an dem der Walzgutabschnitt den Endenthalpiewert aufweist.
Auch dadurch sind Rückschlüsse auf die Qualität
des gekühlten Walzguts möglich.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der
vorbestimmte Endenthalpiewert auf einen vorbestimmten Ort der Kühlstrecke oder
auf einen vorbestimmten Zeitpunkt bezogen. In diesem Fall ist es
möglich, dass die Steuereinrichtung den ermittelten Ort
mit dem vorbestimmten Ort oder den ermittelten Zeitpunkt mit dem
vorbestimmten Zeitpunkt vergleicht und anhand des Vergleichs den
Kühlmittelmengenverlauf korrigiert. Eine analoge Vorgehensweise
ist für andere, auf einen vorbestimmten Ort oder einen
vorbestimmten Zeitpunkt bezogene Temperatur- oder Enthalpiewerte
möglich.
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Weiterhin
ist es möglich, an vorbestimmten Stellen der Kühlstrecke
die dortige Temperatur des Walzguts zu erfassen und mit erwarteten
Temperaturen zu vergleichen, die anhand des zuvor ermittelten Verlaufs
ermittelt werden. Anhand des Vergleichs kann in diesem Fall die
erwartete Temperatur, der Kühlmittelmengenverlauf oder
das Ermittlungsverfahren zum Ermitteln der Temperatur aus dem Kühlmittelmengenverlauf
angepasst werden.
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Alternativ
ist es möglich, dass der vorbestimmte Endenthalpiewert
weder auf einen vorbestimmten Ort der Kühlstrecke noch
auf einen vorbestimmten Zeitpunkt bezogen ist.
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Programmtechnisch
wird die Aufgabe durch ein Computerprogramm gelöst, wobei
das Computerprogramm Maschinencode umfasst, der von einer Steuereinrichtung
für eine Kühlstrecke zum Kühlen eines
Walzguts unmittelbar ausführbar ist, wobei die Ausführung
des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung bewirkt, dass die
Steuereinrichtung die Kühlstrecke gemäß einem
Betriebsverfahren der obenstehend erläuterten Art betreibt.
Weiterhin wird die Aufgabe programmtechnisch durch einen Datenträger
gelöst, auf dem in maschinenlesbarer Form ein derartiges
Computerprogramm gespeichert ist.
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Einrichtungstechnisch
wird die Aufgabe durch eine Steuereinrichtung für eine
Kühlstrecke zum Kühlen eines Walzguts gelöst,
wobei die Steuereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie die
Kühlstrecke gemäß einem Betriebsverfahren
der obenstehend beschriebenen Art betreibt. Die Steuereinrichtung
kann hierbei insbesondere als programmierbare Steuereinrichtung
ausgebildet sein, die im Betrieb ein Computerprogramm der obenstehend
beschriebenen Art ausführt.
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Anlagentechnisch
wird die Aufgabe schließlich durch eine Kühlstrecke
zum Kühlen eines Walzguts gelöst, wobei die Kühlstrecke
eine Steuereinrichtung der obenstehend beschriebenen Art aufweist,
so dass die Kühlstrecke von der Steuereinrichtung gemäß einem
erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betrieben
wird.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen.
Es zeigen in Prinzipdarstellung:
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1 schematisch
den Aufbau einer Kühlstrecke,
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2 ein
Ablaufdiagramm,
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3 ein
Zeitdiagramm und
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4 bis 6 Ablaufdiagramme.
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Gemäß 1 ist
eine Kühlstrecke 1 in der Regel einer Warmwalzstraße
nachgeordnet. Dargestellt ist hierbei in 1 nur das
letzte Walzgerüst 2 der Warmwalzstraße.
Der Kühlstrecke 1 ist in der Regel weiterhin eine
Haspelanordnung 3 nachgeordnet.
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Die
Kühlstrecke 1 weist einen Rollgang 4 auf, in
dem ein aus der Walzstraße auslaufendes Walzgut 5 mit
einem flüssigen Kühlmittel 6 (in der
Regel Wasser mit oder ohne Zusätze) beaufschlagt wird.
Die Kühlstrecke 1 weist zu diesem Zweck eine Vielzahl von
Kühlmittelauslässen 7 auf, die einzeln
oder gruppenweise von einer Steuereinrichtung 8 für
die Kühlstrecke 1 ansteuerbar sind. Die Steuereinrichtung 8 steuert
hierbei die gesamte Kühlstrecke 1, also nicht nur
die Kühlmittelauslässe 7, sondern beispielsweise auch
die Kühlung von Rollen des Rollgangs 4.
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Die
Steuereinrichtung 8 ist in der Regel als programmierbare
Steuereinrichtung 8 ausgebildet, die im Betrieb ein Computerprogramm 9 ausführt. Das
Computerprogramm 9 umfasst hierbei Maschinencode 10,
der von der Steuereinrichtung 8 unmittelbar ausführbar
ist. Die Ausführung des Maschinencodes 10 bewirkt
in diesem Fall, dass die Steuereinrichtung 8 die Kühlstrecke 1 entsprechend
einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betreibt.
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Das
Computerprogramm 9 kann bereits bei der Herstellung der
Steuereinrichtung 8 in der Steuereinrichtung 8 hinterlegt
worden sein. Alternativ ist es möglich, das Computerprogramm 9 der
Steuereinrichtung 8 über eine Rechner-Rechner-Verbindung zuzuführen.
Die Rechner-Rechner-Verbindung ist in 1 hierbei
nicht dargestellt. Sie kann beispielsweise als Anbindung an ein
LAN oder an das Internet ausgebildet sein. Wiederum alternativ ist
es möglich, das Computerprogramm 9 auf einem Datenträger 11 in
maschinenlesbarer Form zu speichern und das Computerprogramm 9 der
Steuereinrichtung 8 über den Datenträger 11 zuzuführen.
Die Ausgestaltung des Datenträgers 11 ist hierbei
beliebiger Natur. Beispielsweise ist es möglich, dass der
Datenträger 11 als USB-Memorystick oder als Speicherkarte
ausgebildet ist. Dargestellt ist in 1 eine Ausgestaltung des
Datenträgers 11 als CD-ROM.
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Das
von der Steuereinrichtung 8 bewirkte Betriebsverfahren
für die Kühlstrecke 1 wird nachfolgend
in Verbindung mit 2 näher erläutert.
Vorab sei hierbei darauf hingewiesen, dass das Betriebsverfahren
gemäß 2 online, getaktet und unter Wegverfolgung
des Walzguts 5 durchgeführt wird. Die Vorgehensweise
von 2 wird daher für jeden einzelnen wegverfolgten
Abschnitt 12 des Walzguts 5 durchgeführt.
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In
einem Schritt S1 nimmt die Steuereinrichtung 8 Informationen
TA entgegen, die zumindest teilweise für einen Anfangsenthalpiewert
EA des Walzgutabschnitts 12 charakteristisch sind. In der
Regel umfassen die für den Anfangsenthalpiewert EA zumindest
teilweise charakteristischen Informationen TA hierbei einen Anfangstemperaturwert
TA.
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Der
Anfangstemperaturwert TA kann der Steuereinrichtung 8 prinzipiell
auf beliebige Weise zugeführt werden. In der Regel ist – siehe 1 – eingangsseitig
der Kühlstrecke 1 eine Temperaturmesseinrichtung 13 angeordnet,
welche den Anfangstemperaturwert TA erfasst und der Steuereinrichtung 8 zuführt.
Die Steuereinrichtung 8 nimmt daher in dieser Ausgestaltung
den Anfangstemperaturwert TA von der Temperaturmesseinrichtung 13 entgegen.
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Durch
die Anfangstemperatur TA allein ist die Anfangsenthalpie EA oftmals
noch nicht eindeutig bestimmt. In der Regel ist die Anfangsenthalpie
EA zusätzlich von mindestens einem Anfangsphasenanteilwert
pA abhängig. Beispielsweise kann der Anfangsphasenanteilwert
pA für den Anteil an Austenit im Walzgut 5 bzw.
in dem betrachteten Abschnitt 12 des Walzguts 5 charakteristisch
sein. Alternativ oder zusätzlich könnte beispielsweise
ein Anfangsphasenanteilwert pA für den Anteil an Ferrit
oder Zementit vorgegeben sein.
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In
einem Schritt S2 ermittelt die Steuereinrichtung 8 anhand
des Anfangstemperaturwerts TA und des Anfangsphasenanteilwerts pA
die Anfangsenthalpie EA. Der Anfangsphasenanteilwert pA kann hierbei
der Steuereinrichtung 8 fest vorgegeben sein. Alternativ
ist es möglich – siehe 1 –,
dass die Steuereinrichtung 8 den Anfangsphasenanteilwert pA
von einem Bediener 14 der Kühlstrecke 1 oder
einer externen Einrichtung 15 entgegen nimmt. Bei der externen
Einrichtung 15 kann es sich hierbei alternativ um eine
Steuereinrichtung für die vorgeordnete Warmwalzstraße
oder um eine übergeordnete Steuereinrichtung handeln. Wiederum
alternativ ist es möglich, dass die Steuereinrichtung 8 den
Anfangsphasenanteilwert pA selbsttätig ermittelt.
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In
einem Schritt S3 ermittelt die Steuereinrichtung 8 einen
Kühlmittelmengenverlauf K. Die Steuereinrichtung 8 ermittelt
den Kühlmittelmengenverlauf K hierbei derart, dass dem
Walzgutabschnitt 12 des Walzguts 5 während
seines Durchlaufs durch die Kühlstrecke 1 eine
Wärmemenge entzogen wird, die mit der Differenz des Anfangenthalpiewerts
EA von einem vorbestimmten Endenthalpiewert EE korrespondiert. Der
Kühlmittelmengenverlauf K ist hierbei – siehe 3 – in
der Regel eine Funktion der Zeit t. Es ist jedoch alternativ möglich,
den Kühlmittelmengenverlauf K als Funktion des Ortes x
in der Kühlstrecke 1 zu ermitteln.
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Dem
Endenthalpiewert EE ist – zumindest in der Regel – ein
vorbestimmter Endtemperaturwert TE zugeordnet (siehe die nachfolgenden
Ausführungen in Verbindung mit 4). Die
Steuereinrichtung 8 ermittelt den Kühlmittelmengenverlauf
K jedoch unabhängig davon, ob am Ende der Beaufschlagung des
Walzguts 5 mit dem Kühlmittel K der dem Endenthalpiewert
EE zugeordnete Endtemperaturwert TE erreicht wird. Es wird lediglich
berücksichtigt, ob die Endenthalpie EE als solche erreicht
wird.
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In
einem Schritt S4 beaufschlagt die Steuereinrichtung 8 den
Walzgutabschnitt 12 während seines Durchlaufs
durch die Kühlstrecke 1 entsprechend dem ermittelten
Kühlmittelmengenverlauf K mit dem Kühlmittel 6.
Das entsprechende Beaufschlagen ist herbei ohne weiteres möglich,
da der Walzgutabschnitt 12 während seines Durchlaufs durch
die Kühlstrecke 1 wegverfolgt wird.
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Wie
aus 3 ersichtlich ist, weist der Kühlmittelmengenverlauf
K einen früheren Zeitabschnitt 16 und einen späteren
Zeitabschnitt 17 auf. Der spätere Zeitabschnitt 17 schließt
hierbei unmittelbar an den früheren Zeitabschnitt 16 an.
Während des früheren Zeitabschnitts 16 wird
der Walzgutabschnitt 12 durch das Beaufschlagen mit dem
Kühlmittel 6 aktiv gekühlt. Während
des späteren Zeitabschnitts 17 kühlt
der Walzgutabschnitt 12 nur passiv ab. Ein Beaufschlagen
mit dem Kühlmittel 6 erfolgt während des
späteren Zeitabschnitts 17 nicht.
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Der
frühere Zeitabschnitt 16 weist eine zeitliche
Länge t1 auf. Die zeitliche Länge t1 ist derart
bestimmt, dass sie kleiner als eine charakteristische Zeitkonstante
t2 ist, innerhalb derer eine Phasenumwandlung des Walzguts 5 erfolgt,
beispielsweise von austenitischem Stahl in ferritischen Stahl. Dadurch wird
erreicht, dass am Ende des früheren Zeitabschnitts 16 die
Phasenumwandlung des Walzguts 5 nur zu einem geringen Anteil
erfolgt ist. Das Ausmaß, zu dem die Phasenumwandlung erfolgt
ist, ist hierbei von der zeitlichen Länge t1 abhängig.
Dementsprechend ist es möglich, beispielsweise bei einem
Walzgut 5 aus Stahl zu gewährleisten, dass am
Ende des früheren Zeitabschnitts 16 der Anteil
an Austenit im Walzgut 5 oberhalb eines Soliphasenanteils
liegt oder umgekehrt der Ferritanteil unterhalb eines Sollphasenanteils
liegt usw.. Allgemein kann erreicht werden, dass mindestens ein
Phasenanteil des Walzgutabschnitts 12 am Ende des früheren
Zeitabschnitts 16 eine vorbestimmte Bedingung erfüllt.
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Im
späteren Zeitabschnitt 17 nimmt die Enthalpie
E des betreffenden Walzgutabschnitts 12 ab. Die Abnahme
der Enthalpie E erfolgt hingegen erheblich langsamer als im früheren
Zeitabschnitt 16. Sie kann während des späteren
Zeitabschnitts 17 als im Wesentlichen konstant angesehen
werden.
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Im
späteren Zeitabschnitt 17 erfolgt die Phasenumwandlung
des Walzguts 5, beispielsweise von Austenit zu Ferrit und/oder
Zementit. Wenn der spätere Zeitabschnitt 17 lange
genug ist, sinkt der Austenitanteil in der Regel bis auf Null ab.
In jedem Fall sollte der spätere Zeitabschnitt 17 jedoch
lange genug sein, dass der Phasenanteil p des Walzguts 5 am Ende
des späteren Zeitabschnitts 17 und der Phasenanteil
p des Walzguts 5 zu Beginn des früheren Zeitabschnitts 17 (also
am Ende des früheren Zeitabschnitts 16) den Sollphasenanteil
eingabeln. Unabhängig davon, zu welchem Zeitpunkt t und
an welchem Ort x der Sollphasenanteil erreicht wird, existiert daher
ein Zeitpunkt t bzw. ein Ort x, zu dem
- – die
Enthalpie E des Walzgutabschnitts 12 zumindest in etwa
gleich dem Endenthalpiewert EE ist,
- – der Phasenanteil p der betrachteten Phase des Walzguts 5 den
Sollphasenanteil annimmt und folglich
- – zu diesem Zeitpunkt t bzw. an diesem Ort x der Kühlstrecke 1 die
Temperatur T des Walzguts 5 gleich der Endtemperatur TE
ist.
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Falls
der spätere Zeitabschnitt 17 hinreichend lang
ist, so dass der Sollphasenanteil durch den Phasenanteil p zu Beginn
und am Ende des späteren Zeitabschnitts 17 mit
Sicherheit eingegabelt wird, kann sich an den späteren
Zeitabschnitt 17 ein weiterer Zeitabschnitt anschließen,
in dem der Walzgutabschnitt 12 erneut mit dem Kühlmittel 6 beaufschlagt
wird. Der weitere Zeitabschnitt ist in 3 nicht
mit dargestellt.
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Wie
bereits erwähnt, muss der Endenthalpiewert EE gegeben sein.
Es ist möglich, dass der Endenthalpiewert EE der Steuereinrichtung 8 fest vorgegeben
ist. Vorzuziehen ist jedoch, dass der Endenthalpiewert EE bzw. für
den Endenthalpiewert EE charakteristische Informationen TE, pE der
Steuereinrichtung 8 vorgegeben werden, die Steuereinrichtung 8 die
entsprechenden Werte TE, pE also entgegen nimmt. Hierbei ist möglich,
der Steuereinrichtung 8 den Endenthalpiewert EE als solchen
direkt vorzugeben. Vorzuziehen ist jedoch, entsprechend 4 dem
Schritt S1 von 2 Schritte S6 und S7 vorzuordnen.
Im Schritt S6 nimmt die Steuereinrichtung den Endtemperaturwert
TE und einen Endphasenanteil pE entgegen. Der Endtemperaturwert
TE und der Endphasenanteilwert pE charakterisieren den Zustand des
Walzguts 5 vollständig. Es ist daher möglich,
im Schritt S7 anhand der Werte TE und pE den Endenthalpiewert EE
zu ermitteln. Falls vorgegeben, entspricht der Endphasenanteilwert
pE dem oben erwähnten Sollphasenanteil.
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Bereits
die obenstehend beschriebene Vorgehensweise ist ausführbar.
Sie führt zwar noch nicht zu einem optimalen Ergebnis,
führt aber bereits zu sehr guten Ergebnissen. Insbesondere
führt sie zu reproduzierbaren Ergebnissen.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der
Schritt S3 von 2 entsprechend 5 modifiziert.
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Gemäß 5 bestimmt
die Steuereinrichtung 8 zunächst im Schritt S3
den Kühlmittelmengenverlauf K.
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In
einem Schritt S11 ermittelt die Steuereinrichtung
8 – beispielsweise
unter Verwendung eines an sich bekannten Kühlstreckenmodells
(vergleiche beispielsweise die
DE 101 29 565 A1 ) – einen Temperaturverlauf
T, der sich bei dem im Schritt S3 ermittelten Kühlmittelmengenverlauf
K ergibt. Alternativ zur Ermittlung des Temperaturverlaufs T könnte
im Schritt S11 ein korrespondierender Enthalpieverlauf E ermittelt
werden. Der ermittelte Verlauf T, E kann hierbei alternativ eine
Funktion des Ortes x oder eine Funktion der Zeit t sein. Bevorzugt
ist der ermittelte Verlauf T, E eine Funktion der Zeit t.
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Es
ist möglich, ausgehend vom Schritt S11, direkt zum Schritt
S4 überzugehen und den Walzgutabschnitt 12 entsprechend
dem ermittelten Kühlmittelmengenverlauf K mit dem Kühlmittel 6 zu
beaufschlagen. In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden
Erfindung ist jedoch zumindest ein Schritt S12 vorhanden. Im Schritt
S12 ermittelt die Steuereinrichtung 8 anhand des ermittelten
Temperatur- oder Enthalpieverlaufs T, E einen Ort x' oder einen
Zeitpunkt t', an dem der betrachtete Walzgutabschnitt 12 den
Endenthalpiewert EE aufweist. Der Ort x' wird hierbei ermittelt,
wenn der ermittelte Verlauf T, E eine Funktion des Ortes x ist,
der Zeitpunkt t', wenn der ermittelte Verlauf T, E eine Funktion
der Zeit t ist.
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Es
ist möglich, in einem auf den Schritt S12 nachfolgenden,
in 5 nicht dargestellten Schritt lediglich den ermittelten
Ort x' bzw. den ermittelten Zeitpunkt t' an den Bediener 14 auszugeben
und dessen Reaktion abzuwarten. Diese Vorgehensweise ist insbesondere
dann sinnvoll, wenn der vorbestimmte Endenthalpiewert EE weder auf
einen vorbestimmten Ort der Kühlstrecke 1 noch
auf einen vorbestimmten Zeitpunkt bezogen ist. In der Regel ist
der vorbestimmte Endenthalpiewert EE jedoch auf einen vorbestimmten
Ort x'' der Kühlstrecke 1 oder auf einen vorbestimmten
Zeitpunkt t'' bezogen. Der vorbestimmte Ort x'' kann beispielsweise
der Ort der Haspelanordnung 3 sein. Der vorbestimmte Zeitpunkt
t'' kann beispielsweise eine vorbestimmte Anzahl von Sekunden nach
dem Einlaufen des betrachteten Walzgutabschnitts 12 in
die Kühlstrecke 1 liegen.
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Wenn
der Endenthalpiewert EE auf den vorbestimmten Ort x'' bzw. auf den
vorbestimmten Zeitpunkt t'' bezogen ist, sind vorzugsweise Schritte
S13 bis S15 vorhanden. Im Schritt S13 vergleicht die Steuereinrichtung 8 den
ermittelten Ort x' mit dem vorbestimmten Ort x'' bzw. den ermittelten
Zeitpunkt t' mit dem vorbestimmten Zeitpunkt t''. Anhand des Vergleichs
ermittelt die Steuereinrichtung 8 im Schritt S13 den Wert
einer logischen Variablen OK. Beispielsweise kann die logische Variable
OK den Wert „WAHR” dann und nur dann annehmen,
wenn eine (gegebenenfalls vorzeichenbehaftete) Abweichung des vorbestimmten
Ortes x'' vom ermittelten Ort x' innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs
liegt. Analog kann selbstverständlich beim Vergleich des ermittelten
Zeitpunkts t' und des vorbestimmten Zeitpunkts t'' vorgegangen werden.
Im Schritt S14 überprüft die Steuereinrichtung 8 den
Wert der logischen Variablen OK. Wenn die logische Variable OK den Wert „WAHR” aufweist,
geht die Steuereinrichtung 8 zum Schritt S4 über.
Anderenfalls führt die Steuereinrichtung 8 den
Schritt S15 aus, in dem sie den Kühlmittelmengenverlauf
K modifiziert.
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Im
Rahmen von 5 wird lediglich der Temperatur-
bzw. der Enthalpieverlauf T, E ermittelt. Die Vorgehensweise von 5 kann
gemäß 6 dadurch noch weiter verbessert
werden, dass der Schritt S11 durch einen Schritt S16 ersetzt wird.
Im Schritt S16 ermittelt die Steuereinrichtung 8 – analog zum
Schritt S11 – den Temperatur- oder den Enthalpieverlauf
T, E des jeweiligen Walzgutabschnitts 12. Parallel hierzu
ermittelt die Steuereinrichtung 8 im Schritt S16 jedoch
mindestens einen Phasenanteilsverlauf p. Die Steuereinrichtung 8 berücksichtigt
bei der Ermittlung des Temperatur- oder Enthalpieverlaufs T, E den
ermittelten Phasenanteilsverlauf p und umgekehrt.
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Die
Vorgehensweise des Schrittes S16 ist als solche Fachleuten allgemein
bekannt. Rein beispielhaft wird auf die bereits erwähnte
DE 101 29 565 A1 verwiesen.
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Die
vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Beispielsweise ist
sie sehr einfach zu implementieren, da das Modell der Kühlstrecke 1 sehr
rudimentär gehalten werden kann. Ein Lösen einer komplizierten
Wärmeleitungsgleichung (gegebenenfalls einschließlich
einer Phasenumwandlungsgleichung) ist nicht zwingend erforderlich.
Dennoch ergeben sich gute und vor allem reproduzierbare Regelverfahren.
Das Betriebsverfahren führt stets zu einem eindeutigen
Kühlmittelmengenverlauf K und löst damit insbesondere
alle Probleme, die bei kohlenstoffreichen Stählen im Stand
der Technik auftreten.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass
der genaue Ort, an dem der Endenthalpiewert EE erreicht wird, nicht
zwingend berechnet werden muss (auch wenn dies vorteilhaft ist).
Weiterhin muss auch der Ort nicht berechnet werden oder erfüllt
sein, an dem das Walzgut 5 den der Endenthalpie EE zugeordneten
Endtemperaturwert TE annimmt. Denn nach Beendigung der aktiven Kühlung
(im früheren Zeitabschnitt 16) bleibt die Enthalpie
E des betrachteten Walzgutabschnitts 12 im Wesentlichen
konstant, so dass der betrachtete Walzgutabschnitt 12 zu
irgendeinem Zeitpunkt und damit auch an irgendeinem Ort die Endtemperatur TE
erreicht.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass
der Bediener 14 die Endenthalpie EE nicht direkt vorgeben
muss, sondern die ihm vertrauten Werte Endtemperatur TE und Endphasenanteilswert
pE vorgeben kann.
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Die
obige Beschreibung dient ausschließlich der Erläuterung
der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung
soll hingegen ausschließlich durch die beigefügten
Ansprüche bestimmt sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1732716
B1 [0010]
- - DE 102007007560 [0011, 0012]
- - DE 10129565 A1 [0058, 0063]